[发明专利]荧光收集装置、微型双光子显微镜及双光子成像方法

权利要求书

1.一种集成光遗传操控的荧光收集装置，其特征在于，包括：

光遗传光源控制器、光遗传操控光源、第一光纤、第一光纤通用接口、第二光纤通用接口、光电倍增管以及在所述第一光纤通用接口和所述第二光纤通用接口之间的第一光路、在所述第二光纤通用接口和所述光电倍增管之间的第二光路，其中：

所述第一光路依次包括位于所述第一光纤通用接口和所述第二光纤通用接口之间的第一透镜、第一滤光片、二向色镜、红外滤光片以及耦合透镜；其中，所述第一光路，用于传导所述第一光纤传输的第一激光信号从所述第一光纤通用接口至所述第二光纤通用接口，所述第一激光信号为所述光遗传光源控制器控制所述光遗传操控光源发出的激光信号；

所述第二光路依次包括位于所述第二光纤通用接口和所述光电倍增管之间的所述耦合透镜、所述红外滤光片、二向色镜、第二滤光片以及第二透镜；其中所述第二光路，用于传导所述荧光收集装置收集到的双光子荧光信号从所述第二光纤通用接口至所述光电倍增管。

2.根据权利要求1所述的集成光遗传操控的荧光收集装置，其特征在于，所述光遗传操控光源具体为多种发出单一波长激光信号的激光光源或用于调制不同频率激光信号的调谐激光器。

3.一种微型双光子显微镜，其特征在于，包括：

微型双光子显微镜探头、扫描控制器、飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块以及权利要求1或2所述的集成光遗传操控的荧光收集装置，所述荧光收集装置和所述光纤耦合模块均与所述微型双光子显微镜探头光纤通信连接，所述荧光收集装置和所述微型双光子显微镜探头均与所述扫描控制器电连接，其中：

所述飞秒脉冲激光器，用于输出第二激光信号至所述光纤耦合模块，其中，所述第二激光信号用于激发待测生命体脑部神经区域的荧光探针产生双光子荧光信号；

所述光纤耦合模块，用于耦合所述飞秒脉冲激光器输出的所述第二激光信号，并将所述第二激光信号传输至所述微型双光子显微镜探头；

所述微型双光子显微镜探头，用于接收所述荧光收集装置发送的所述第一激光信号，并输出所述第一激光信号至待测生命体脑部神经区域的光遗传蛋白，以及获取荧光探针激发后产生的所述双光子荧光信号，并输出所述双光子荧光信号至所述荧光收集装置，其中所述光遗传蛋白和所述荧光探针位于所述神经区域的同一位置；

所述荧光收集装置，用于输出所述第一激光信号至所述微型双光子显微镜探头，以及接收所述微型双光子显微镜探头传输的所述双光子荧光信号；

所述扫描控制器，用于控制所述微型双光子显微镜探头对所述第二激光信号进行扫描并激发所述荧光探针产生所述双光子荧光信号，以及获取所述荧光收集装置中所述光电倍增管转换所述双光子荧光信号得到的电信号，其中所述电信号用于生成反映神经元活性的钙离子图像。

4.根据权利要求3所述的微型双光子显微镜，其特征在于，还包括复用光纤，其中：

所述复用光纤，用于在所述微型双光子显微镜探头和所述荧光收集装置之间传输所述第一激光信号和所述双光子荧光信号。

5.根据权利要求3所述的微型双光子显微镜，其特征在于，还包括控制器通用控制接口，所述控制器通用控制接口设置在所述光遗传光源控制器上，其中：

所述扫描控制器通过所述控制器通用控制接口控制所述光遗传光源控制器输出频率调制后的所述第一激光信号。

6.一种基于权利要求3-5任一项所述的微型双光子显微镜的神经元双光子成像方法，其特征在于，包括：

在待测生命体脑部神经区域的同一位置分别植入光遗传蛋白和荧光探针后，通过频率调制后的所述第一激光信号间歇式照射激活所述光遗传蛋白，引发所述位置的神经元的膜电位发生改变以及通过飞秒脉冲激光器发射的第二激光信号激发所述位置的所述神经元上的所述荧光探针，获取所述荧光探针被激发后产生的双光子荧光信号，其中所述生命体处于自由运动状态且所述生命体的脑部戴有所述微型双光子显微镜；

基于所述双光子荧光信号，获取反映所述神经元的膜电位变化的钙离子图像。